KR101522438B1 - Permanent magnet embedded type rotor, electric motor using the same, and electric equipment - Google Patents

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Abstract

회전자(21)는, 회전자철심(24)에 복수의 영구자석(25)이 소정간격마다 매입되어 이루어지는 영구자석 매입형 회전자이다. 회전자의 외주면에는, 복수의 영구자석의 각각의 중앙부 부근에 대향해, 밖을 향해 돌출된 대략 원호 형상 단면을 가지는 제1 돌출부(26)와, 복수의 영구자석의 각각의 단부 부근에 대향해, 밖을 향해 돌출된 제2 돌출부(27)가 형성되어 있다. 1개의 영구자석에 대해서, 1개의 제1 돌출부와 2개의 제2 돌출부가 대응하고 있다. 회전자의 외주면에 상기와 같은 제1 및 제2 돌출부를 형성함으로써, 토크 리플과 갭 자속 분포 일그러짐에 기인하는 소음을 충분히 저감할 수 있다. The rotor 21 is a permanent magnet embedded type rotor in which a plurality of permanent magnets 25 are embedded in the rotor core 24 at predetermined intervals. A first protruding portion (26) having a substantially arc-shaped cross section protruding outward in the vicinity of the central portion of each of the plurality of permanent magnets is provided on the outer peripheral surface of the rotor, , And a second projection 27 projecting outward are formed. With respect to one permanent magnet, one first protrusion and two second protrusions correspond to each other. By forming the first and second projections on the outer circumferential surface of the rotor, it is possible to sufficiently reduce the noise caused by the torque ripple and the gap magnetic flux distribution distortion.

Description

영구자석 매입형 회전자 및 이것을 이용한 전동기 및 전기 기기{PERMANENT MAGNET EMBEDDED TYPE ROTOR, ELECTRIC MOTOR USING THE SAME, AND ELECTRIC EQUIPMENT}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a permanent magnet embedded type rotor, an electric motor using the permanent magnet embedded type rotor,

본 발명은, 회전자 철심에 복수의 영구자석이 소정 간격마다 매입(埋入)되어 이루어지는 영구자석 매입형 회전자 및 이것을 이용한 전동기에 관한 것이다. 또, 본 발명은 이 전동기를 구비한 전기 기기에 관한 것이다. The present invention relates to a permanent magnet embedded type rotor in which a plurality of permanent magnets are embedded in a rotor iron core at predetermined intervals and an electric motor using the permanent magnet embedded type rotor. The present invention also relates to an electric device provided with this electric motor.

회전자 철심에 복수의 영구자석이 소정 간격마다 매입되어 이루어지는 영구자석 매입형 회전자가 특허 문헌 1에 기재되어 있다. 특허 문헌 1에서는, 회전 중심축에 수직인 단면에 있어서, 회전자의 외주면에, 각 영구자석의 중앙부 부근에 대향하고, 밖을 향해 돌출된 원호형상 단면을 가지는 돌출부가 형성되어 있다. 회전자가 이러한 구성을 가짐으로써, 회전자와 고정자의 거리가 회전자의 자극 단부 부근에서 최대가 되어, 이 부분에서 자속이 통하기 어려워진다. 이 때문에, 영구자석에 의해 발생하는 자속을 고정자에 유효하게 쇄교시킬 수 있어서, 기전력의 저하를 방지할 수 있다. 또, 회전자가 상기 구성을 가짐으로써, 회전자에 의해 발생하는 자속밀도 분포를 정현파 형상에 가깝게 할 수 있다. 이 때문에, 회전시에 있어서 고정자에 쇄교하는 자속을 매끄럽게 증감시킬 수 있으므로, 기전력 파형의 맥동을 저감할 수 있다. Patent Document 1 describes a permanent magnet embedded type rotor in which a plurality of permanent magnets are embedded in a rotor iron core at predetermined intervals. Patent Literature 1 discloses a protruding portion having an arc-shaped cross section protruding outwardly, facing the central portion of each permanent magnet, on the outer peripheral surface of the rotor on a cross section perpendicular to the rotation center axis. By having the rotor in this configuration, the distance between the rotor and the stator becomes maximum at the vicinity of the magnetic pole ends of the rotor, and it becomes difficult for the magnetic flux to pass through this portion. Therefore, the magnetic flux generated by the permanent magnet can be effectively bridged to the stator, and the decrease of the electromotive force can be prevented. In addition, by having the above-described configuration of the rotor, the magnetic flux density distribution generated by the rotor can be made close to the sine wave shape. Therefore, the magnetic flux linking to the stator can be smoothly increased or decreased at the time of rotation, so that the pulsation of the electromotive force waveform can be reduced.

하지만, 특허 문헌 1에 기재되어 있는 발명에서는, 서로 이웃하는 돌출부 사이의 부분에서 회전자와 고정자의 거리가 너무 커지므로, 토크 리플을 충분히 저감할 수 없다.However, according to the invention described in Patent Document 1, since the distance between the rotor and the stator is too large at the portion between the adjacent projecting portions, the torque ripple can not be sufficiently reduced.

토크 리플의 저감을 위한 발명이 특허 문헌 2에 기재되어 있다. 특허 문헌 2에서는, 회전 중심축에 수직인 단면에 있어서, 회전자의 외주면에, 각 영구자석의 중앙 부근에 대향하여 밖을 향해 돌출된 원호형상 단면을 가지는 제1 돌출부가 형성되고, 또한, 영구자석간의 부분에 대향해 밖을 향해 돌출된 제2 돌출부가 형성되어 있다. 회전자가 이러한 구성을 가짐으로써, 출력 토크를 향상시키면서 토크 리플을 저감할 수 있다.An invention for reducing torque ripple is disclosed in Patent Document 2. In Patent Document 2, a first projection having an arc-shaped cross section protruding outward and facing the center of each permanent magnet is formed on the outer peripheral surface of the rotor on a cross section perpendicular to the rotation center axis, And a second projection protruding outwardly from the portion between the magnets is formed. By having the rotor in this configuration, it is possible to reduce the torque ripple while improving the output torque.

특허문헌1 : 일본국 특허 공개 2002-95194호 공보Patent Document 1: Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-95194 특허문헌2 : 일본국 특허 공개 2005-354798호 공보Patent Document 2: Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-354798

상기 특허 문헌 2에 기재된 발명은, 특허 문헌 1에 기재된 발명보다 토크 리플을 저감할 수 있다. 그렇지만, 갭 자속 분포 일그러짐을 저감하지 못하고, 갭 자속 분포 일그러짐에 기인하는 소음을 저감 할 수 없는 문제가 발생했다. The invention described in Patent Document 2 can reduce the torque ripple as compared with the invention described in Patent Document 1. However, the gap magnetic flux distribution distortion can not be reduced, and the noise caused by the distortion of the flux distribution of the gap can not be reduced.

본 발명은, 이상과 같은 종래의 문제를 해결하는 것이며, 토크 리플과 갭 자속 분포 일그러짐에 기인하는 소음을 충분히 저감할 수 있는 영구자석 매입형 회전자 및 전동기를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또, 본 발명은, 고출력, 또한, 저진동, 저소음의 전기 기기를 제공하는 것을 목적으로 한다. It is an object of the present invention to solve the conventional problems as described above, and to provide a permanent magnet embedded type rotor and an electric motor capable of sufficiently reducing noise caused by torque ripple and gap magnetic flux distribution distortion. It is another object of the present invention to provide an electric device of high output, low vibration, and low noise.

본 발명의 영구자석 매입형 회전자는, 회전자 철심에 복수의 영구자석이 소정 간격마다 매입되어 이루어지는 영구자석 매입형 회전자이다. 상기 회전자의 외주면에는, 상기 복수의 영구자석의 각각의 중앙부 부근에 대향해, 밖을 향해 돌출된 대략 원호 형상 단면을 가지는 제1 돌출부와, 상기 복수의 영구자석의 각각의 단부 부근에 대향해, 밖을 향해 돌출된 제2 돌출부가 형성되어 있다. 1개의 상기 영구자석에 대해서, 1개의 상기 제1 돌출부와 2개의 상기 제2 돌출부가 대응하고 있다. The permanent magnet embedded type rotor of the present invention is a permanent magnet embedded type rotor in which a plurality of permanent magnets are embedded at predetermined intervals in a rotor iron core. A first protruding portion having a substantially arc-shaped cross section protruding outward and facing the vicinity of a central portion of each of the plurality of permanent magnets, and a second protruding portion protruding outwardly from the outer circumferential surface of each of the plurality of permanent magnets, , And a second projection projecting outward is formed. One of the first projections and the two second projections correspond to one permanent magnet.

본 발명의 전동기는, 상기의 본 발명의 영구자석 매입형 회전자를 구비한다. The electric motor of the present invention includes the above permanent magnet embedded type rotor of the present invention.

본 발명의 전기 기기는, 상기의 본 발명의 전동기를 구비한다. The electric device of the present invention includes the above-described electric motor of the present invention.

본 발명에 의하면, 회전자의 외주면에, 각 영구자석에 대해서, 1개의 제1 돌출부와, 이것을 사이에 두는 한 쌍의 제2 돌출부가 형성되어 있으므로, 토크 리플과 갭 자속 분포 일그러짐에 기인하는 소음을 충분히 저감할 수 있다. According to the present invention, since the first protruding portion and the pair of second protruding portions sandwiching the first protruding portion are formed on the outer circumferential surface of the rotor for each permanent magnet, noise caused by torque ripple and gap magnetic flux distribution distortion Can be sufficiently reduced.

도 1은, 본 발명의 일 실시형태에 따른 영구자석 매입형 회전자를 구비한 전동기(이하, 「영구자석 매입형 전동기」라고 한다)의 단면도이다.
도 2는, 본 발명의 일 실시의 형태에 따른 영구자석 매입형 회전자의 단면도이다.
도 3은, 도 2의 회전자에 있어서의 1 자극에 대응하는 외주면을 확대해 나타낸 부분 확대 단면도이다.
도 4는, 본 발명의 일 실시의 형태에 따른 영구자석 매입형 전동기 및 종래예 1, 2에 따른 영구자석 매입형 전동기의 갭 자속 분포와 전기각의 관계를 나타낸 도면이다.
도 5는, 도 4의 전기각 0 내지 10[deg]의 부분을 확대해 나타낸 도면이다.
도 6은, 종래예 1에 따른 영구자석 매입형 회전자에 있어서의 1 자극에 대응하는 외주면을 확대해 나타낸 부분 확대 단면도이다.
도 7은, 종래예 2에 따른 영구자석 매입형 회전자에 있어서의 1 자극에 대응하는 외주면을 확대해 나타낸 부분 확대 단면도이다.
도 8은, 본 발명의 일 실시형태에 따른 영구자석 매입형 전동기 및 종래예 2와 관련되는 영구자석 매입형 전동기의 46차 이상의 소음을 차수 성분마다 분류해서 나타낸 도면이다.
도 9는, 본 발명의 일 실시형태에 따른 영구자석 매입형 전동기 및 종래예 1, 2에 따른 영구자석 매입형 전동기의 토크와 전기각의 관계를 나타낸 도면이다.
도 10은, 에어콘 실내기의 일례를 나타낸 개략도이다.
도 11은, 에어콘 실외기의 일례를 나타낸 개략도이다.1 is a cross-sectional view of an electric motor (hereinafter referred to as " permanent magnet embedded type electric motor ") having a permanent magnet embedded type rotor according to an embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional view of a permanent magnet embedded type rotor according to an embodiment of the present invention.
3 is an enlarged partial cross-sectional view showing an outer peripheral surface corresponding to one magnetic pole in the rotor of Fig. 2 in an enlarged scale.
4 is a graph showing the relationship between the gap magnetic flux distribution and the electric angle of the permanent magnet embedded type electric motor according to one embodiment of the present invention and the permanent magnet embedded type electric motor according to the conventional example 1 and 2. FIG.
5 is an enlarged view of a portion of the electric angle of 0 to 10 [deg] in Fig.
6 is a partially enlarged cross-sectional view showing, on an enlarged scale, the outer circumferential surface corresponding to one magnetic pole in the permanent magnet embedded type rotor according to the conventional example 1. Fig.
7 is a partially enlarged cross-sectional view showing, on an enlarged scale, the outer circumferential surface corresponding to one magnetic pole of the permanent magnet embedded type rotor according to Conventional Example 2. Fig.
FIG. 8 is a diagram showing the 46th-order or higher-order noise of the permanent magnet embedded type electric motor according to the embodiment of the present invention and the permanent magnet embedded type electric motor related to the conventional example 2 classified for each order component.
FIG. 9 is a diagram showing the relationship between the torque and the electric angle of the permanent magnet embedded type electric motor according to the embodiment of the present invention and the permanent magnet embedded type electric motor according to the conventional example 1 and 2. FIG.
10 is a schematic view showing an example of an air conditioner indoor unit.
11 is a schematic view showing an example of an air conditioner outdoor unit.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 형태에 대해, 도면을 참조해 설명한다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

도 1은, 본 발명의 일실시의 형태에 따른 영구자석 매입형 전동기(10)의 회전 중심축에 수직인 면을 따른 단면도이다. 1 is a cross-sectional view taken along a plane perpendicular to the rotational center axis of a permanent magnet embedded type electric motor 10 according to an embodiment of the present invention.

본 실시의 형태에 따른 전동기(10)는, 고정자(11)에서 회전자(21)를 구비하고 있다. The electric motor 10 according to the present embodiment is provided with the rotor 21 in the stator 11.

고정자(11)는, 프레스로 펀칭된 복수의 고투자율(高透磁率) 박철판(薄鐵板)이 적층된 고정자 철심(14)과, 고정자 철심(14)에 감겨진 권선(도시 생략)을 포함한다. 고정자 철심(14)은, 요크(12)와, 요크(12)의 내주 측에 형성된 복수의 티스(13)와, 서로 이웃하는 티스(13)간에 형성된 복수의 슬롯(15)을 가진다. 권선이 고정자 철심(14)에 집중권 권선으로 감겨져 슬롯(15)에 수납되어 있다. The stator 11 includes a stator core 14 in which a plurality of high magnetic permeability thin steel plates punched by a press are stacked and a winding wire wound around the stator core 14 . The stator core 14 has a yoke 12, a plurality of teeth 13 formed on the inner peripheral side of the yoke 12 and a plurality of slots 15 formed between adjacent teeth 13. The winding wire is wound around the stator iron core 14 by the concentrated winding wire and stored in the slot 15.

회전자(21)는, 복수의 자석 매설구멍(22)이 소정간격으로 형성된 회전자 철심(24)과, 각각의 자석 매설구멍(22)에 매설된 영구자석(25)과, 회전 중심축방향(이하, 단순히 「축방향」이라고 한다)의 양단에 배치된 한 쌍의 단판(端板)(도시 생략)을 포함한다. 회전자 철심(24)은, 자석 매설구멍(22)이 형성된 복수의 고투자율 박철판이 축방향으로 적층된다. 그리고, 회전자(21)의 자극을 형성하기 위한 영구자석(25)이 각각의 자석 매설구멍(22)에 수납되어 유지되어 있다. 한 쌍의 단판과 회전자 철심(24)은, 코킹 핀(도시 생략)에 의해 체결되어 있다. 회전자 철심(24)의 중앙에는 회전축(도시 생략)이 체결되고 있고 회전자 철심(24)은 베어링(도시 생략)에서 회전 가능하게 지지 되고 있다. The rotor 21 includes a rotor iron core 24 formed with a plurality of magnet buried holes 22 at predetermined intervals, a permanent magnet 25 embedded in each of the magnet buried holes 22, And a pair of end plates (not shown) disposed at both ends of the axial direction (hereinafter, simply referred to as " axial direction "). The rotor iron core (24) is laminated in the axial direction with a plurality of high permeability steel sheets having the magnet buried holes (22) formed therein. Permanent magnets 25 for forming magnetic poles of the rotor 21 are accommodated and held in the respective magnet buried holes 22. A pair of the end plates and the rotor iron core 24 are fastened by caulking pins (not shown). A rotary shaft (not shown) is fastened to the center of the rotor iron core 24, and the rotor iron core 24 is rotatably supported by a bearing (not shown).

이와 같이 구성된 회전자(21)는, 고정자(11)의 티스(13)의 내주면과 에어 갭을 통해 대향하고 있다. The rotor 21 thus configured is opposed to the inner peripheral surface of the teeth 13 of the stator 11 through the air gap.

또한, 도 1에 있어서는, 회전자(21)의 극수는 8(극쌍 수는 4)이며, 고정자( 11)의 슬롯수는 12인 경우를 나타내고 있는데, 본 발명은 이 조합에 한정되는 것은 아니고, 그 외의 조합에 대해서도 적용할 수 있다. 1, the number of poles of the rotor 21 is 8 (the number of pole pairs is 4), and the number of slots of the stator 11 is 12. However, the present invention is not limited to this combination, It can also be applied to other combinations.

도 2는 회전자(21)의 회전 중심축에 수직인 면을 따른 단면도이다. 도 3은, 도 2의 회전자(21)에 있어서의 1 자극, 즉 1개의 영구자석(25)에 대응하는 회전자(21)의 외주면을 확대해 나타낸 부분 확대 단면도이다. 2 is a cross-sectional view taken along a plane perpendicular to the rotation center axis of the rotor 21. Fig. 3 is a partially enlarged cross-sectional view showing, on an enlarged scale, the outer circumferential surface of the rotor 21 corresponding to one magnetic pole, that is, one permanent magnet 25 in Fig.

도 2 및 도 3에 있어서, 자석 매설구멍(22)은, 삽입되는 영구자석(25)의 단면보다 약간 큰 형상을 가지고 있다. 영구자석(25)은, 자석 매설구멍(22)에 접착제 등에 의해 고정된다. 2 and 3, the magnet buried hole 22 has a shape slightly larger than the cross section of the permanent magnet 25 to be inserted. The permanent magnets 25 are fixed to the magnet submerged holes 22 with an adhesive or the like.

회전자(21)의 외주면에는, 영구자석(25)의 각각의 중앙부 부근에 대향해, 밖을 향해 돌출된 제1 돌출부(26)와, 영구자석(25)의 각각의 단부 부근에 대향해, 밖을 향해 돌출된 제2 돌출부(27)가 형성되어 있다. 제1 돌출부(26)는 대략 원호 형상 단면을 가지고 있다. 제2 돌출부(27)도 대략 원호 형상 단면을 가지는 것이 바람직하다. 여기서, 「대략 원호 형상 단면」이란, 회전 중심 축으로 수직인 면을 따른 단면 형상이 대략 원호 형상인 것을 의미한다. 「대략 원호 형상」이란, 정확한 원호일 필요는 없고, 원호에 근사 할 수 있는 형상이면 충분하며, 예를 들면 복수의 곡선이나 복수의 직선의 결합에 의해 형성되어도 된다. A first protruding portion 26 protruding outward facing the vicinity of the central portion of each of the permanent magnets 25 and a second protruding portion 26 protruding outward are formed on the outer circumferential surface of the rotor 21 so as to face each end portion of the permanent magnet 25, A second projection 27 protruding outward is formed. The first projecting portion 26 has a substantially arc-shaped cross section. It is also preferable that the second projecting portion 27 also has a substantially arc-shaped cross section. Here, the "substantially arc-shaped cross section" means that the cross-sectional shape along the plane perpendicular to the rotation center axis is a substantially circular arc shape. The term " approximately circular arc shape " does not need to be an exact circle, but a shape that can approximate an arc is sufficient. For example, it may be formed by combining a plurality of curves or a plurality of straight lines.

1개의 영구자석(25)에 대해서, 1개의 제1 돌출부(26)와, 2개의 제2 돌출부(27)가 대응하고 있다. 즉, 1개의 제1 돌출부(26)와, 그 양측의 2개의 제2 돌출부(27)로 이루어지는 세트가, 영구자석(25)에 일대일로 대응해 회전자(21)의 외주면에 등각도 간격으로 형성되어 있다. One first protrusion 26 and two second protrusions 27 correspond to one permanent magnet 25. One set of the first protrusions 26 and the two second protrusions 27 on both sides of the first protrusions 26 correspond to the permanent magnets 25 in a one-to-one correspondence with the outer circumferential surface of the rotor 21 at an equal interval Respectively.

서로 이웃하는 제1 돌출부(26)와 제2 돌출부(27)의 사이에는 오목부가 형성된다. 즉, 회전자(21)의 중심점 P로부터 제1 돌출부 (26)와 제2 돌출부(27)의 경계점 A까지의 거리보다, 회전자(21)의 중심점 P로부터 제2 돌출부(27)의 정점(중심점 P로부터 가장 떨어진 제2 돌출부(27) 상의 점)까지의 거리가 커지도록, 제2 돌출부(27)는 밖을 향해 돌출되어 있다. A concave portion is formed between the adjacent first protrusion 26 and second protrusion 27. The distance from the center point P of the rotor 21 to the boundary point A between the first projection 26 and the second projection 27 is larger than the distance from the center point P of the rotor 21 to the apex The point on the second projection 27 that is the farthest from the center point P) is increased. The second projection 27 is projected outward.

제2 돌출부(27)는, 제1 돌출부(26)의 대략 원호 형상 단면보다 곡률 반경이 작은 대략 원호 형상 단면을 가지는 것이 바람직하다. 제2 돌출부(27)의 대략 원호 형상 단면의 곡률 반경이 너무 크면, 토크 리플이나 갭 자속 분포 일그러짐이 증대한다. It is preferable that the second projection 27 has a substantially arc-shaped cross section with a smaller radius of curvature than the substantially arc-shaped cross section of the first projection 26. If the radius of curvature of the substantially arc-shaped section of the second projection 27 is too large, torque ripple or gap magnetic flux distribution distortion increases.

한편, 제1 돌출부(26)를 사이에 두는 한 쌍의 경계점 A-A간의 거리는, 영구자석(25)이 길이방향의 길이 Lm보다 짧은 것이 바람직하다. 회전자 철심(24)의 외경을 일정하게 한 채로, 상기와는 반대로 한 쌍의 경계점 A-A간의 거리를 영구자석(25)의 길이 Lm보다 길게 하면, 제1 돌출부(26)의 곡률 반경을 크게 할 필요가 있어, 그 결과, 기전력 파형이 구형파 형상이 되어, 토크 리플이나 갭 자속 분포 일그러짐이 증대한다.On the other hand, it is preferable that the distance between the pair of boundary points A-A sandwiching the first projection 26 is shorter than the length Lm of the permanent magnet 25 in the longitudinal direction. When the distance between the pair of boundary points AA is made longer than the length Lm of the permanent magnet 25 while the outer diameter of the rotor iron core 24 is kept constant, the radius of curvature of the first projecting portion 26 is increased As a result, the electromotive force waveform becomes a square wave shape, and torque ripple and gap magnetic flux distribution distortion increase.

일반적으로, 상기의 제2 돌출부(27)의 곡률 반경을 작게 하는 것과, 한 쌍의 경계점 A-A간의 거리를 짧게 하는 것은, 트레이드 오프의 관계에 있다. 제2 돌출부(27)의 곡률 반경 및 한 쌍의 경계점 A-A간의 거리를 상기의 바람직한 조건을 만족시키도록 적절히 설정함으로써, 토크 리플이나 갭 자속 분포 일그러짐을 저감할 수 있다. Generally, it is a trade-off relationship to reduce the radius of curvature of the second projection 27 and shorten the distance between the pair of boundary points A-A. The torque ripple and the gap magnetic flux distribution distortion can be reduced by appropriately setting the radius of curvature of the second projection 27 and the distance between the pair of boundary points A-A to satisfy the above preferable conditions.

서로 이웃하는 제2 돌출부(27)의 경계점 B는, 회전자(21)의 중심점 P로부터 경계점 B까지의 거리가, 회전자(21)의 중심점 P로부터 제2 돌출부(27)의 정점까지의 거리보다 짧아지도록 위치하고 있다. 이와 같이 인접하는 제2 돌출부 (27)의 사이에 오목부을 형성함으로써, 토크 리플이나 갭 자속 분포 일그러짐을 저감할 수 있다. The distance B from the center point P of the rotor 21 to the boundary point B is smaller than the distance from the center point P of the rotor 21 to the apex of the second projecting portion 27 As shown in FIG. By forming the concave portion between the adjacent second projections 27 as described above, it is possible to reduce the torque ripple and the gap magnetic flux distribution distortion.

회전자 철심(24)을 구성하는 고투자율 박철판을 펀칭 가공하는 관점에서, 자석 매설구멍(22)과 회전자(21)의 외주면 사이의 거리가 최소인 부분(로터 브릿지부)(28)의 폭은, 고투자율 박철판의 판두께 d 이상인 것이 바람직하다. 다만, 로터 브릿지부(28)의 폭이 커지면, 영구자석(25)에 의해 발생하는 자속 중, 로터 브릿지부(28)를 통과하는 자속이 많아져, 고정자(11)에 쇄교 하는 자속이 적어지므로, 전동기의 출력이 저하해버린다. 따라서, 로터 브릿지부(28)에서 자기 포화하도록 로터 브릿지부(28)의 폭을 가능한 한 작게 설정하는 것은, 보다 많은 자속을 고정자(11)에 쇄교시킬 수 있으므로 바람직하다.(Rotor bridge portion) 28 in which the distance between the magnet buried hole 22 and the outer peripheral surface of the rotor 21 is the minimum, from the viewpoint of punching the high magnetic permeability thin iron plate constituting the rotor iron core 24 The width is preferably not less than the plate thickness d of the high-permeability thin steel plate. However, if the width of the rotor bridge portion 28 is increased, the magnetic flux passing through the rotor bridge portion 28 out of the magnetic flux generated by the permanent magnet 25 increases, and the magnetic flux linking to the stator 11 is reduced , The output of the electric motor is lowered. Therefore, it is preferable to set the width of the rotor bridge portion 28 to be as small as possible so as to magnetically saturate in the rotor bridge portion 28, since it is possible to link more magnetic fluxes to the stator 11.

다음에, 본 발명의 일 실시형태에 따른 영구자석 매입형 전동기와 종래예에 따른 영구자석 매입형 전동기를 비교해, 본 발명의 효과에 대해 설명한다. Next, effects of the present invention will be described by comparing the permanent magnet embedding type electric motor according to one embodiment of the present invention with the conventional permanent magnet embedding type electric motor.

도 4는 본 발명의 일 실시형태에 따른 영구자석 매입형 전동기 및 종래예 1, 2에 따른 영구자석 매입형 전동기의 갭 자속 분포와 전기각의 관계를 해석에 의해 구한 결과를 나타낸 도면이며, 도 5는 도 4의 전기각 0 내지 10[deg]의 부분을 확대해 나타낸 도면이다. 도 4 및 도 5에서는, 비교를 위해서 정현파 파형을 함께 나타내고 있다. 도 6 및 도 7은, 각각 종래예 1 및 종래예 2에 따른 영구자석 매입형 전동기의 회전자에 있어서의 1 자극, 즉 1개의 영구자석에 대응하는 회전자의 외주면을 확대해 나타낸 부분 확대도이다. 4 is a diagram showing the results obtained by analyzing the relationship between the gap magnetic flux distribution and the electric angle of the permanent magnet embedded type electric motor according to one embodiment of the present invention and the permanent magnet embedded type electric motor according to the conventional example 1 and 2, 5 is an enlarged view of a portion of the electric angle of 0 to 10 [deg] in Fig. In Figs. 4 and 5, sinusoidal waveforms are also shown for comparison. Figs. 6 and 7 are enlarged partial enlarged views showing the outer periphery of the rotor corresponding to one magnetic pole, that is, one permanent magnet, of the rotor of the permanent magnet embedded type electric motor according to the conventional example 1 and the conventional example 2 to be.

도 6에 나타낸 종래예 1의 회전자(121)는, 상술한 특허 문헌 1에 기재된 영구자석 매입형 회전자에 대응한다. 본 발명의 회전자(21)와 마찬가지로, 복수의 자석 매설구멍(122)의 각각에 영구자석(125)이 유지되어 있다. 회전자(121)의 외주면에는, 영구자석(125)의 각각의 중앙부 부근에 대향해, 밖을 향해 돌출된 단일의 대략 원호 형상 단면을 가지는 돌출부(126)가 형성되어 있다. The rotor 121 of the prior art example 1 shown in Fig. 6 corresponds to the permanent magnet embedding type rotor described in the above-mentioned Patent Document 1. Fig. Similar to the rotor 21 of the present invention, permanent magnets 125 are held in each of a plurality of magnet buried holes 122. On the outer circumferential surface of the rotor 121, there is formed a protruding portion 126 having a single substantially circular-shaped cross-section protruding outward in the vicinity of the central portion of each of the permanent magnets 125.

도 7에 나타낸 종래예 2의 회전자(221)는, 상술한 특허 문헌 2에 기재된 영구자석 매입형 회전자에 대응한다. 본 발명의 회전자 (21)와 마찬가지로, 복수의 자석 매설구멍(222)의 각각에 영구자석(225)이 유지되어 있다. 회전자(221)의 외주면에는, 영구자석 (225)의 각각의 중앙부 부근에 대향해, 밖을 향해 돌출된 대략 원호 형상 단면을 가지는 제1 돌출부(226)와, 서로 이웃하는 제1 돌출부(126) 사이에, 밖을 향해 돌출된 제2 돌출부(227)가 형성되어 있다. The rotor 221 of the conventional example 2 shown in Fig. 7 corresponds to the permanent magnet embedding type rotor described in the above-mentioned Patent Document 2. Fig. As in the case of the rotor 21 of the present invention, the permanent magnets 225 are held in each of the plurality of magnet buried holes 222. A first protrusion 226 having a substantially arc-shaped cross section protruding outward is provided on the outer circumferential surface of the rotor 221 opposite to the central portion of each of the permanent magnets 225, and a first protrusion 226 A second protruding portion 227 protruding outward is formed.

도 4 및 도 5에 나타낸 각 차트의 전기각 0 내지 10[deg]의 부분의 기울기(즉, 당해 부분을 선형 근사하여 얻은 직선의 기울기)는, 정현파 파형에서는 0.014, 본 발명의 영구자석 매입형 전동기에서는 0.01095, 종래예 1의 영구자석 매입형 전동기에서는 0.0108, 종래예 2의 영구자석 매입형 전동기에서는 0.0059이다. 즉, 종래예 2의 영구자석 매입형 전동기의 갭 자속 분포는, 특히 전기각 0 내지 10[deg]에 있어서, 본 발명의 영구자석 매입형 전동기와 비교해, 정현파 파형에 대한 어긋남이 크다. 이것은, 종래예 2에서는, 제2 돌출부(227)의 존재에 의해, 고정자에 쇄교하는 자속의 자극이 전환될 때에, 자속의 흐름이 원활하게 변화해 전환될 수 없기 때문이라고 생각된다. 이러한 전기각 0 내지 10[deg]에 있어서의 정현파 파형에 대한 어긋남은, 특히 46차 이상의 고차 성분의 소음에 큰 영향을 미치게 된다. The slope of the portion of the electric angle 0 to 10 [deg] in each chart shown in Figs. 4 and 5 (i.e., the slope of the straight line obtained by linearly approximating the portion) is 0.014 in the sinusoidal wave form, 0.01095 for the electric motor, 0.0108 for the permanent magnet embedded type electric motor of Conventional Example 1, and 0.0059 for the permanent magnet built-in type electric motor of the conventional example 2. [ That is, the gap magnetic flux distribution of the permanent magnet embedding type electric motor of Conventional Example 2 deviates from the sinusoidal wave form particularly at the electric angle of 0 to 10 [deg.], As compared with the permanent magnet permanent magnet type electric motor of the present invention. This is presumably because the flow of the magnetic flux smoothly changes and can not be switched when the magnetic pole of the magnetic flux connected to the stator is switched by the presence of the second protrusion 227 in the conventional example 2. [ The deviation from the sinusoidal waveform at the electric angle of 0 to 10 [deg.] Has a great influence on the noise of the higher order component, especially the 46th order or higher.

도 8은, 본 발명의 일 실시형태에 따른 영구자석 매입형 전동기 및 종래예 2와 관련되는 영구자석 매입형 전동기의 46차 이상의 소음을 차수 성분마다 분류해 나타낸 도면이다. 또한, 「Over All」은, 전차수 성분의 소음의 총합을 나타낸다. 도 8로부터, 전기각 0 내지 10[deg]에 있어서 갭 자속 분포가 정현파 파형에 대해서 크게 어긋나 있는 종래예 2에 따른 영구자석 매입형 전동기는, 본 발명의 일 실시형태에 따른 영구자석 매입형 전동기와 비교해, 46차 이상의 고차 성분의 소음이 커져있는 것을 알 수 있다. Fig. 8 is a diagram showing the 46th-order or higher-order noise of the permanent magnet embedded type electric motor according to the embodiment of the present invention and the permanent magnet embedded type electric motor related to the conventional art 2 classified into respective order components. In addition, " Over All " represents the total sum of the noise components of the electric water components. 8, the permanent magnet embedded type electric motor according to Conventional Example 2 in which the gap magnetic flux distribution is largely deviated from the sinusoidal wave form at the electric angle of 0 to 10 [deg.] Is the same as the permanent magnet embedded type electric motor according to the embodiment of the present invention, It can be seen that the noise of the higher order component of the 46th or higher order is larger.

도 9는, 본 발명의 일 실시형태에 따른 영구자석 매입형 전동기 및 종래예 1,2에 따른 영구자석 매입형 전동기의 토크와, 전기각의 관계를 해석에 의해 구한 결과를 나타낸 도면이다. 세로축의 토크는, 본 발명의 평균치를 「1」로 하여 정규화되어 있다. Fig. 9 is a diagram showing the results obtained by analyzing the relationship between the torque and the electric angle of the permanent magnet embedded type electric motor according to the embodiment of the present invention and the permanent magnet embedded type electric motor according to the prior art examples 1 and 2. Fig. The torque of the vertical axis is normalized by setting the average value of the present invention to " 1 ".

도 9에 나타낸 바와 같이, 종래예 1에 따른 영구자석 매입형 전동기는, 본 발명에 따른 영구자석 매입형 전동기와 비교해, 발생 토크가 낮고, 또한, 토크 리플이 크다. 이것은, 종래예 1에 따른 영구자석 매입형 전동기에서는, 릴럭턴스 토크가 작기 때문에, 마그넷 토크의 맥동을 없앨 수 없기 때문이라고 생각된다. As shown in Fig. 9, the permanent magnet embedded type electric motor according to Conventional Example 1 has a lower generated torque and a larger torque ripple as compared with the permanent magnet embedded type electric motor according to the present invention. This is considered to be because the permanent magnet embedding type electric motor according to Conventional Example 1 can not eliminate the pulsation of the magnet torque because the reluctance torque is small.

이상으로부터, 본 발명에 따른 영구자석 매입형 전동기는, 토크 리플을 저감할 수 있고, 한편, 소음을 저감할 수 있는 점에서, 토크 리플을 저감할 수 없는 종래예 1(즉, 특허 문헌 1)에 따른 영구자석 매입형 전동기나, 소음량을 저감할 수 없는 종래예 2(즉, 특허 문헌 2)에 따른 영구자석 매입형 전동기와 비교해, 고성능이라고 말할 수 있다. From the above, the permanent magnet embedded type electric motor according to the present invention can reduce the torque ripple and reduce the noise, and can reduce the torque ripple. In the conventional example 1 (that is, Patent Document 1) And the permanent magnet embedded type electric motor according to the conventional example 2 (i.e., patent document 2) in which the noise amount can not be reduced can be said to be high performance.

다음에, 본 발명에 따른 전동기를 이용한 전기 기기의 예로서 에어콘 실내기 (300) 및 에어콘 실외기(400)를, 도면을 이용해 설명한다. Next, the air conditioner indoor unit 300 and the air conditioner outdoor unit 400 as an example of the electric device using the electric motor according to the present invention will be described with reference to the drawings.

도 10은, 에어콘 실내기(300)의 일례를 나타낸 개략도이다. 10 is a schematic view showing an example of the air conditioner indoor unit 300. Fig.

이 에어콘 실내기(300)는 하우징(311)내에 전동기(301)가 탑재되어 있다. 전동기(301)의 회전축에는 크로스 플로우 팬(312)이 부착되어 있다. 전동기(301)는 전동기 구동장치(313)에 의해 구동된다. 전동기 구동장치(313)로부터의 통전에 의해, 전동기(301)가 회전해, 그에 따라 크로스 플로우 팬(312)이 회전한다. 크로스 플로우 팬(312)의 회전에 의해, 실내기용 교환기(도시 생략)에 의해 공기 조화된 공기가 실내에 송풍된다. 전동기(301)로서 본 발명에 따른 영구자석 매입형 전동기를 적용할 수 있다. 본 발명에 따른 전동기를 적용함으로써 고출력이고, 또한, 저진동, 저소음의 에어콘 실내기를 실현할 수 있다. In this air conditioner indoor unit 300, a motor 301 is mounted in a housing 311. A cross flow fan 312 is attached to the rotation shaft of the electric motor 301. The electric motor 301 is driven by the electric motor driving device 313. The electric motor 301 is rotated by energization from the electric motor driving device 313, and accordingly, the cross flow fan 312 rotates. By the rotation of the cross-flow fan 312, the air-conditioned air is blown into the room by the indoor unit exchanger (not shown). The permanent magnet embedding type electric motor according to the present invention can be applied as the electric motor 301. [ By applying the electric motor according to the present invention, it is possible to realize an air conditioner indoor unit of high output, low vibration, and low noise.

도 11은, 에어콘 실외기(400)의 일례를 나타낸 개략도이다. Fig. 11 is a schematic view showing an example of the air conditioner outdoor unit 400. Fig.

이 에어콘 실외기(400)는, 하우징(411)내에 전동기(401)를 탑재하고 있다. 전동기(401)의 회전축에는 팬(412)이 부착되어 있어 전동기(401)는 송풍용 팬 모터로서 기능한다. The air conditioner outdoor unit (400) has a motor (401) mounted in a housing (411). A fan 412 is attached to the rotating shaft of the electric motor 401 so that the electric motor 401 functions as a fan motor for blowing.

에어콘 실외기(400)의 내부 공간은, 하우징(411)의 저판(402)에 세워 설치된 칸막이 판(404)에 의해, 압축기실(406)과 열교환기실(409)로 구획된다. 압축기실(406)에는 압축기(405)가 설치되어 있다. 열교환기실(409)에는 열교환기(407), 전동기(401), 및 팬(412)이 설치되어 있다. 칸막이(404)의 상부에는 전장품 상자(410)가 설치되어 있다. 전장품 상자(410)내에는 전동기 구동장치(403)가 수용되어 있다. The internal space of the air conditioner outdoor unit 400 is partitioned into a compressor chamber 406 and a heat exchanger chamber 409 by a partition plate 404 installed on a bottom plate 402 of the housing 411. A compressor 405 is provided in the compressor chamber 406. In the heat exchanger chamber 409, a heat exchanger 407, an electric motor 401, and a fan 412 are installed. An electrical equipment box 410 is provided at the upper part of the partition 404. An electric motor drive unit 403 is accommodated in the electrical component box 410.

전동기 구동장치 (403)로부터의 통전에 의해, 전동기(401)가 회전해, 그에 따라 팬(412)이 회전한다. 팬(412)의 회전에 의해 열교환기실(409) 내에 공기류가 발생해, 공기류가 열교환기(407)를 통과할 때 공기류와 열교환기(407)의 사이에서 열의 교환이 행해진다. 전동기(401)로서 본 발명에 따른 영구자석 매입형 전동기를 적용할 수 있다. 본 발명에 따른 전동기를 적용함으로써, 고출력이고, 또한, 저진동, 저소음의 에어콘 실외기를 실현할 수 있다. By energization from the electric motor drive unit 403, the electric motor 401 rotates, and the fan 412 rotates accordingly. An air flow is generated in the heat exchanger chamber 409 by the rotation of the fan 412 and heat exchange is performed between the air flow and the heat exchanger 407 when the air flow passes through the heat exchanger 407. [ The permanent magnet embedding type electric motor according to the present invention can be applied as the electric motor 401. [ By applying the electric motor according to the present invention, it is possible to realize an air conditioner outdoor unit with high output, low vibration, and low noise.

상기의 실시형태는 일례에 지나지 않고, 본 발명은 이것에 한정되지 않고, 적절히 변경할 수 있다. 예를 들면, 상기의 실시 형태의 구성의 일부를 공지의 다른 구성으로 치환해도 된다. 또, 상기의 실시형태에서 언급되어 있지 않은 구성은 임의이며, 예를 들면 공지의 구성을 적절히 선택해서 본 발명에 조합할 수 있다. The above-described embodiment is merely an example, and the present invention is not limited to this, and can be appropriately changed. For example, some of the configurations of the above-described embodiments may be replaced with other known configurations. The configurations not mentioned in the above embodiments are arbitrary, and for example, well known configurations can be appropriately selected and combined in the present invention.

본 발명의 전동기는, 상술한 에어콘 실내기 및 에어콘 실외기에 한정되지 않고, 예를 들면, 급탕기, 공기 청정기 등, 전동기가 이용되는 여러 가지 전기 기기에 광범위하게 적용할 수 있다. The electric motor of the present invention is not limited to the above-described air conditioner indoor unit and air conditioner outdoor unit, and can be widely applied to various electric devices such as a hot water heater, an air purifier, etc., in which electric motors are used.

[산업상의 이용 가능성][Industrial Availability]

본 발명의 이용 분야는 특별히 제한은 없고, 예를 들면 영구자석 매입형 회전자를 구비한 전동기로서 광범위하게 이용할 수 있다. 본 발명에 의하면, 토크 리플과 갭 자속 분포 일그러짐에 기인하는 소음을 저감할 수 있으므로, 고출력이고, 또한, 저진동, 저소음이 요구되는 영구자석 매입형 회전자, 전동기, 및 전기 기기로서 특히 바람직하게 이용할 수 있다.The field of use of the present invention is not particularly limited and can be widely used, for example, as an electric motor having a permanent magnet embedded type rotor. According to the present invention, it is possible to reduce noise caused by torque ripple and gap magnetic flux distribution distortion, and thus it is particularly preferably used as a permanent magnet embedded type rotor, an electric motor, and an electric device requiring high output and low vibration and low noise .

Claims (4)

회전자 철심에 복수의 영구자석이 소정 간격마다 매입(埋入)되어 이루어지는 영구자석 매입형 회전자이며,
상기 회전자의 외주면에는,
상기 복수의 영구자석의 각각의 중앙부 부근에 대향해, 밖을 향해 돌출된 원호 형상 단면을 가지는 제1 돌출부와,
상기 복수의 영구자석의 각각의 단부 부근에 대향해, 밖을 향해 돌출된 제2 돌출부가 형성되어 있고,
1개의 상기 영구자석에 대해서, 1개의 상기 제1 돌출부와 2개의 상기 제2 돌출부가 대응하며,
상기 제2 돌출부는, 상기 제1 돌출부의 상기 원호형상 단면보다 곡률 반경이 작은 원호형상 단면을 가지는 영구자석 매입형 회전자. A permanent magnet embedded type rotor comprising a plurality of permanent magnets embedded in a rotor iron core at predetermined intervals,
On the outer peripheral surface of the rotor,
A first protruding portion having an arc-shaped cross section protruding outward in the vicinity of a central portion of each of the plurality of permanent magnets;
A second protrusion protruding outward is formed opposite to each end of each of the plurality of permanent magnets,
For one permanent magnet, one said first projection and two said second projections correspond,
Wherein the second projecting portion has an arc-shaped cross section with a smaller radius of curvature than the circular-shaped cross-section of the first projecting portion. 삭제delete 청구항 1에 기재된 영구자석 매입형 회전자를 구비한 전동기. An electric motor comprising the permanent magnet embedded type rotor according to claim 1. 청구항 3에 기재된 전동기를 구비한 전기 기기.An electric device having the electric motor according to claim 3.
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